[发明专利]一种低温低SO2氧化率蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温低SO₂氧化率蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

根据欧盟颁布的国家排放限额指令修订案(National Emission Ceilings Directive, NECD)，指出NO_x是主要的大气环境污染物，不仅对人类健康带来巨大的危害，而且对环境造成难以弥补的影响，如导致温室效应、臭氧层破坏、光化学烟雾和酸雨。因此，绝大多数国家都颁布了相应的法案，限制工业NO_x的排放。

“十二五期间”我国在燃煤电厂上马了大量的NH₃-SCR脱硝工程，有效抑制了燃煤电厂NO_x的排放量。除燃煤电厂外，我国还存在众多的工业燃烧烟气，如钢铁行业锅炉、煤化工的焦炉烟气、玻璃窑炉烟气、陶瓷炉烟气、供热锅炉烟气、水泥行业烟气及化工行业烟气等，这些行业的烟气NO_x排放问题依然十分严重，其NO_x排放量占总量的30～40%。这些工业燃烧烟气排放温度低，通常在200-300℃，且氮氧化物浓度高。现有的燃煤电厂蜂窝式V₂O₅-WO₃-TiO₂脱硝催化剂工作温度通常在300-400℃，无法满足上述工业燃烧烟气的脱硝条件。因此，开展低温蜂窝式脱硝催化剂研究非常重要。

目前低温脱硝催化剂在使用的过程中，SO₂氧化为SO₃与NH₃反应，在催化剂孔道内生成硫酸氢铵（NH₄HSO₄），230℃以下，硫酸氢铵难以分解，使得催化剂孔道堵塞，覆盖活性位点，降低催化效率。因此，降低SO₂氧化率是低温脱硝技术的难点。

CN 103055848 A 公开了一种掺杂稀土的低温脱硝催化剂及其制备方法。将硝酸锰、硝酸铈、硝酸铁加入偏钛酸浆液中，搅拌均匀，氨水调节pH值，离心过滤、干燥、煅烧，得到低温脱硝催化剂，在160℃以上，脱硝效率在90%以上，但抗硫性能未有提及。

CN 103736481 A 公开了石墨烯低温脱硝催化剂及制备方法。将硝酸铈加入石墨烯分散液中，三氧化钼溶解于氨水溶液中，再将其倒入石墨烯混合溶液中，使用浓硝酸调节pH值到1，震荡、干燥，N₂气氛下煅烧，得到催化剂。在200℃下，NO_x转化率在80%左右，SO₂氧化率在1-2%。此方法所用的石墨烯较为昂贵，无法在工业上使用，并且在200℃左右SO₂氧化率高于1%，使用过程中易产生大量硫酸氢铵，覆盖催化剂活性位，缩短催化剂使用寿命。

CN 103537279 A 公开了低温脱硝催化剂及其制备方法。以钛酸四丁酯和正硅酸乙酯为原料，采用溶胶凝胶法制备钛硅粉，负载锰、铈、铁和镍等活性组分，制备的粉末式脱硝催化剂催化效率较高，180℃可达到90%以上。但是，锰基催化剂抗硫性差，易失活，且溶胶凝胶法在工业生产中难以实现。

CN 102600856 A 公开了一种高耐硫中低温脱硝催化剂及其制备方法和应用。发明人以硝酸钙和六水合硝酸镁作为前驱体，柠檬酸作为络合剂，混合均匀后，干燥、煅烧、研磨，制备出钙镁复合氧化物，将偏钒酸铵、硝酸钴、硝酸铁溶于草酸溶液中，再将钙镁复合氧化物加入其中，混合均匀，二次干燥、煅烧、研磨，得到高耐硫中低温脱硝催化剂，在180-300℃内，NO_x转化率大于90%。但是，该方法成本高，工艺步骤繁杂。

综上所述，国内外专利关于低温脱硝催化剂制备方法，多数是在铈锰催化剂的基础上，通过改变催化剂载体或提高活性组分的分散性达到低温脱硝。但由于采用铈锰作为活性组分，易中毒失活，并且SO₂转化率较高，难以工业应用。市场上现有的低温脱硝催化剂多采用提高活性组分V₂O₅含量来降低催化剂使用温度，但V₂O₅含量过高会造成SO₂氧化率极高（2-10%），极易与NH₃反应形成硫酸氢铵，堵塞催化剂孔道，造成催化剂快速失活。

发明内容

本发明提供了一种低温低SO₂氧化率蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法。